LTCC materijalni zahtevi
Zahtjevi za svojstva materijala LTCC uređaja uključuju električna svojstva, termomehanička svojstva i svojstva procesa.

Dielektrična konstanta je najkritičnije svojstvo LTCC materijala. Budući da je osnovna jedinica radiofrekvencijskog uređaja-dužina rezonatora obrnuto proporcionalna kvadratnom korijenu dielektrične konstante materijala, kada je radna frekvencija uređaja niska (poput stotina MHz), ako je materijal s niskom dielektričnom konstantom, uređaj će biti prevelik za upotrebu. Stoga je najbolje serijalizirati dielektričnu konstantu tako da odgovara različitim radnim frekvencijama.

Dielektrični gubitak je također važan parametar koji se uzima u obzir pri projektiranju radiofrekvencijskih uređaja, a izravno je povezan s gubitkom uređaja. U teoriji, što je manje, to bolje. Temperaturni koeficijent dielektrične konstante važan je parametar koji određuje temperaturnu stabilnost električnih performansi radiofrekvencijskog uređaja.

Kako bi se osigurala pouzdanost LTCC uređaja, pri odabiru materijala moraju se uzeti u obzir i mnoga termomehanička svojstva. Najkritičniji je koeficijent toplinskog širenja, koji bi trebao odgovarati ploči koja se lemi što je više moguće. Osim toga, s obzirom na obradu i buduće primjene, LTCC materijali bi također trebali zadovoljiti mnoge zahtjeve mehaničkih performansi, kao što su čvrstoća na savijanje σ, tvrdoća Hv, ravnost površine, modul elastičnosti E i žilavost loma KIC, itd.

“Performanse procesa općenito mogu uključivati ​​sljedeće aspekte: Prvo, može se sinterirati na temperaturi ispod 900 ° C u gustu, neporoznu mikrostrukturu. Drugo, temperatura zgušnjavanja ne smije biti preniska kako se ne bi spriječilo ispuštanje organske tvari iz srebrne paste i zelenog pojasa. Treće, nakon dodavanja odgovarajućih organskih materijala, može se lijevati u jednoličnu, glatku i jaku zelenu traku.

Klasifikacija LTCC materijala
Trenutno se LTCC keramički materijali uglavnom sastoje od dva sistema, naime sistema „staklokeramika“ i sistema „staklo + keramika“. Dopiranje oksidom s niskim topljenjem ili staklom s niskim topljenjem može smanjiti temperaturu sinterovanja keramičkih materijala, ali je smanjenje temperature sinteriranja ograničeno, a performanse materijala bit će oštećene u različitom stupnju. Potraga za keramičkim materijalima s niskom temperaturom sinterovanja privukla je pažnju istraživača. Glavne sorte takvih materijala koji se razvijaju su serija barij kositar borata (BaSn (BO3) 2), serija germanata i telurata, serija BiNbO4, serija Bi203-Zn0-Nb205, serija ZnO-TiO2 i drugi keramički materijali. Posljednjih godina, istraživačka grupa Zhou Jija na Univerzitetu Tsinghua posvetila se istraživanju u ovoj oblasti.
Svojstva LTCC materijala
Performanse LTCC proizvoda u potpunosti ovise o performansama korištenih materijala. LTCC keramički materijali uglavnom uključuju materijale LTCC podloge, materijale za pakovanje i materijale za mikrotalasne uređaje. Dielektrična konstanta je najkritičnije svojstvo LTCC materijala. Dielektrična konstanta se mora serijalizirati u rasponu od 2 do 20000 kako bi bila prikladna za različite radne frekvencije. Na primjer, podloga s relativnom propusnošću od 3.8 pogodna je za projektiranje brzih digitalnih kola; supstrat sa relativnom propusnošću od 6 do 80 može dobro dovršiti dizajn visokofrekventnih kola; podloga sa relativnom propusnošću do 20,000 može učiniti da uređaji velikog kapaciteta budu integrirani u višeslojnu strukturu. Visoke frekvencije relativno su očit trend u razvoju digitalnih 3C proizvoda. Razvoj LTCC materijala niske dielektrične konstante (ε≤10) za zadovoljavanje zahtjeva visoke frekvencije i velike brzine izazov je kako se LTCC materijali mogu prilagoditi visokofrekventnim aplikacijama. Dielektrična konstanta sistema 901 FerroA6 i DuPont-a je 5.2 do 5.9, 4110-70C ESL-a je 4.3 do 4.7, dielektrična konstanta NEC-ove LTCC podloge je oko 3.9, a dielektrična konstanta od 2.5 je u razvoju.

Veličina rezonatora je obrnuto proporcionalna kvadratnom korijenu dielektrične konstante, pa kada se koristi kao dielektrični materijal, dielektrična konstanta mora biti velika kako bi se smanjila veličina uređaja. Trenutno su granica ultra-niskih gubitaka ili ultra-visokih Q vrijednosti, relativne permitivnosti (> 100) ili čak> 150 dielektričnih materijala žarišta istraživanja. Za krugove koji zahtijevaju veći kapacitet, mogu se koristiti materijali s visokom dielektričnom konstantom ili se sloj dielektričnog materijala s većom dielektričnom konstantom može utisnuti između sloja materijala LTCC dielektrične keramičke podloge, a dielektrična konstanta može biti između 20 i 100. Odaberite između . Dielektrični gubici također su važan parametar koji treba uzeti u obzir pri projektiranju radiofrekvencijskih uređaja. To je izravno povezano s gubitkom uređaja. U teoriji se nadamo da što je manje to bolje. Trenutno su LTCC materijali koji se koriste u radio-frekvencijskim uređajima uglavnom DuPont (951,943), Ferro (A6M, A6S), Heraeus (CT700, CT800 i CT2000) i Laboratorije za elektrotehniku. Oni ne samo da mogu osigurati serijsku LTCC zelenu keramičku traku s dielektričnom konstantom, već i osigurati odgovarajuće materijale za ožičenje.

Još jedno vruće pitanje u istraživanju LTCC materijala je kompatibilnost materijala koji se koriste zajedno. Prilikom suspaljivanja različitih dielektričnih slojeva (kondenzatori, otpori, induktivnosti, vodiči itd.), Reakciju i difuziju sučelja između različitih sučelja treba kontrolirati kako bi se podudaranje svakog paljenja svakog dielektričnog sloja dobro, a brzina gustoće i sinteriranje skupljanje između slojeva međuspoja Brzina i brzina toplinskog širenja su što je moguće dosljedniji kako bi se smanjila pojava defekata poput rasipanja, savijanja i pucanja.

Općenito govoreći, stopa skupljanja keramičkih materijala pomoću LTCC tehnologije je oko 15-20%. Ako se sinteriranje ova dva ne može uporediti ili kompatibilno, sloj interfejsa će se podijeliti nakon sinteriranja; ako dva materijala reagiraju na visokoj temperaturi, rezultirajući reakcijski sloj utjecat će na izvorne karakteristike dotičnih materijala. Kompatibilnost dvaju materijala s različitim dielektričnim konstantama i sastavima te kako smanjiti međusobnu reaktivnost u fokusu su istraživanja. Kada se LTCC koristi u sistemima visokih performansi, ključ za strogu kontrolu ponašanja skupljanja je kontrola skupljanja od sinterovanja LTCC sistema sa sušarenjem. Skupljanje LTCC sistema sa potpalu duž smjera XY je općenito 12% do 16%. Uz pomoć sinterovanja bez pritiska ili tehnologije sinterovanja uz pomoć tlaka, dobivaju se materijali s nultim skupljanjem u smjeru XY [17,18]. Prilikom sinterovanja, gornji i donji dio složenog LTCC-a sa ložištem postavljaju se na gornji i donji dio LTCC-slojenog sloja kao suzbijanje skupljanja. Uz pomoć određenog efekta vezivanja između kontrolnog sloja i višeslojnog i stroge stope skupljanja kontrolnog sloja, ponašanje skupljanja LTCC strukture duž smjerova X i Y je ograničeno. Kako bi se nadoknadio gubitak skupljanja podloge u smjeru XY, podloga će biti kompenzirana zbog skupljanja u smjeru Z. Kao rezultat toga, promjena veličine LTCC strukture u smjerovima X i Y iznosi samo oko 0.1%, čime se osigurava položaj i točnost ožičenja i rupa nakon sinteriranja, te osigurava kvaliteta uređaja.